高一物理必修一动能定理和机械能守恒实验专题完整版

高一物理必修一动能定理和机械能守恒实验专题标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]动能定理和机械能守恒实验专题1．如图所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系．（1）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦力，下面操作正确的是__________A、放开小车，小车能够自由下滑即可。

B、放开小车，小车能够匀速下滑即可。

C、放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可。

D、放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可。

（2）利用如图甲所示的实验装置，让小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行。

然后通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加。

在正确操作情况下，得到一条较为理想的纸带如图乙所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的某部分进行测量，你认为下列选项中可能合理的是__________A、BDB、GIC、HKD、AK（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置（小车的大小忽略），下列说法正确的是__________A、橡皮筋处于原长状态。

B、橡皮筋仍处于伸长状态。

C、小车在两个铁钉的连线处。

D、小车未过两个铁钉的连线．。

2．某兴趣小组利用图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系”．小车及车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，小车的速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．（1）在实验中，下列说法正确的有____________A．将木板的右端垫起，以平衡小车的摩擦力B．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力C．用直尺测量细线的长度作为沙桶下落的高度D．在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功（2）图乙是某次实验时得到的一条纸带，O点为静止开始释放沙桶纸带上打的第一个点，速度为0．相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点=____________．E时的速度vE（3）若用O、E两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为____________（用所测物理量的符号表示）．3．用图甲所示的装置做“探究小车所受合力的功与小车动能变化关系”的实验。

除了图中的实验器材外，还有为打点计时器供电的低压电源、刻度尺和方木块。

请将下面的分析和实验操作填写完整。

（1）某同学在实验时，先取下小吊盘和砝码，用方木块垫高长木板远离滑轮的一端，使小车连同纸带沿长木板匀速运动，然后再挂上小吊盘和砝码，调整滑轮，使牵引小车的细线与长木板平行，释放小车，进行实验。

其中，“垫高长木板远离滑轮的一端，使小车连同纸带沿长木板匀速运动”的好处是___________（2）实验中，用小吊盘和砝码拉动小车运动，得到一条纸带如图乙所示。

已知打点计时器的工作频率是f，则记数点2对应的速度大小为V2=__________（用图中的x1、x2、x3和f表示）（3）用小吊盘和砝码的总重力的大小作为小车受到的合力F，计算出小车运动的位移x对应的功W；用小车运动的位移x对应的末速度求出动能EK ，则W和EK的大小关系应该是__________________（选填W=EK 或W>EK或 WK）4．如图为验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数点间的时间间隔为0.04s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．则：（1）在该实验中，下面叙述正确的是（______）A．应用天平称出重物的质量B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量C．操作时应先放纸带，后接通电源D．打点计时器应接在直流电源上（2）验证机械能守恒定律的实验步骤有：①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好。

②重复上一步的过程，打三到五条纸带。

③把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。

④用公式112n n n h h v t +--=，计算出各点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、……并记录在表格中。

⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点。

⑥计算各点的重力势能的减少量mgh n 和动能的增加量212n mv ，并进行比较，看是否相等，将数值填入表格内。

⑦选择一条点迹清晰的纸带，在起始点标上O ，以后各点依次为1、2、3、……用刻度尺测量对应下落的高度h 1、h 2、h 3、……记入表格中。

上述步骤合理的顺序应该是______________________。

（3）从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示（其中一段纸带图中未画出）。

图中O 点为打出的起始点，且速度为零。

选取在纸带上打出的点A 、B 、C 、D 作为计数点，并测出A 、B 、C 、D 点距起始点O 的距离如图所示。

由此可计算出物体下落到B 点时势能的变化量ΔE P =_____J （保留三位有效数字），动能的增加量ΔE k =_____J （保留三位有效数字）。

（4）该同学利用自己在做该实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图的图线。

若图线的斜率为k，则可知当地的重力加速的表达式为_____，图线不经过原点的可能原因是_____________________。

参考答案1． D BC BD【解析】试题分析：（1）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动；（2）应选择橡皮筋做功完毕时小车的速度，此时小车做匀速直线运动．（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大（1）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：轻轻推一下拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC错误，D正确．（2）要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分．即应选用纸带的G-K部分进行测量．故BC正确，AD错误．（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大，本题中木板水平放置，显然没有进行平衡摩擦力的操作，因此当小车的速度最大时，橡皮筋仍处于伸长状态，所以没有过两个铁钉的连线，故AC错误，BD 正确．2．（1）AD（2）（3）【解析】试题分析：（1）根据实验的原理即可正确解答；（2）由平均速度公式可求得E点的速度；（3）根据“探究加速度与力、质量的关系”实验原理结合图象特点即可正确回答．解：（1）若用砂和小桶的总重力表示小车受到的合力，为了减少这种做法带来的实验误差，必须：A、使长木板左端抬起﹣个合适的角度，以平衡摩擦力，以保证合外力等于绳子的拉力，但不需要每次都平衡摩擦力；故A正确，B错误；C、下落高度由纸带求出，不需要测量下落高度；故C错误；D、在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功；故D正确；故选：AD；（2）根据匀变速直线运动的特点，C点的速度等于BD之间的平均速度，所以：VE=（3）B到E之间重力势能减小：△EP =mgs5动能增大：△Ek =MvE需要验证的是：故答案为：（1）AD ；（2）；（3）【点评】“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力．3． （1）消除了阻力的影响；用小车重力做功补偿阻力的功；使小车所受的力仅为细线的拉力；便于求出小车所受合力的功；等等。

（2）(x 3x 1)x 10（3）x >x x 【解析】（1）“垫高长木板远离滑轮的一端，使小车连同纸带沿长木板匀速运动”，即平衡摩擦力的好处是：消除了阻力的影响；用小车重力做功补偿阻力的功；使小车所受的力仅为细线的拉力；便于求出小车所受合力的功，等等。

（2）记数点2对应的速度大小为x 2=x 3x 110x =(x 3x 1)x 10（3）由于小车运动过程中药克服摩擦阻力做功，则小车所受的拉力对小车做的功大于小车得到的动能，即W>E K .4． B ①③⑤②⑦④⑥ 1.91 1.89 2k g先放纸带后打开打点计时器（或者没有从起始点开始测量）【解析】（1）验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，所以不一定需要测量重锤的质量，A 错误；当物体做自由落体运动时，第一、二两点大约距离2211100.02222x gt m mm ==⨯⨯=，所以应选用点迹清晰且第一、二两点间的距离约为2mm 的纸带进行测量，故B 正确；实验过程中应先接通电源后释放纸带，C 错误；带点计时器使用的是交流电源，D 错误；（2）在进行实验时，一般顺序为安装实验仪器，进行实验，记录数据，整理仪器，故顺序为①③⑤②⑦④⑥（3）势能变化量为 1.91J P OB E mgh ∆==，B 点的速度为2OC OA B h h v T -=，增加的动能为212k B E mv ∆=，联立代入数据解得 1.89J k E ∆= （4）根据212mgh mv =可得22v gh =，故2k g =，所以2k g =，图线不过原点，说明开始时，物体已经具有了动能，可能是操作时先释放重物，后接通电源开关．。